1 前言

什么是“智能建筑”？旧的国家标准《智能建筑设计标准》[1]对智能建筑的定义为“以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。而最新的现行国家标准《智能建筑设计标准》[2]对智能建筑的定义修改为“以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”。

从智能建筑定义及其演化中我们可以看出，智能建筑的目标是充分利用现有的信息来改善建筑的性能并增加建筑的价值，建筑智能化技术是实现智能建筑的重要手段，而建筑节能已成为建筑技术发展的一个方向，也是节能领域的一个重要组成部分。目前，建筑能耗已与工业能耗、交通能耗并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑能耗伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬趋势。据统计，西方发达国家的建筑能耗占社会总能耗的30%～40%[3]，而我国建筑能耗已占社会总能耗的20%～25%，正逐步上升到30%，其中建筑采暖和空调能耗占建筑总能耗的50%~70%[4]。因此中央空调能耗作为建筑能耗的大户，对整个建筑节能非常关键，迫切需要在保持空调区域舒适度的前提下，最大限度地降低空调能耗。

随着国家倡导和推行节能减排工作的深入，带动了建筑节能行业的蓬勃发展，实现节能的方式也越来越多样化，但从事并提供全面的建筑能耗评估、建筑能耗监测、建筑节能技术和服务的企业却不多。达实智能作为国内领先的智能化系统集成技术和服务上市公司，在智能化领域是最早提供并实现了“主动”和“可持续”的建筑节能技术与服务。

达实智能针对当前新建建筑和既有建筑节能的需求，特别是中央空调系统节能的需求，自主研发了达实智能“中央空调系统优化与节能整体解决方案”（如图1所示），以全生命周期科学节能思想为核心，通过对中央空调系统冷（热）源的生产、输送和需求三个环节进行评估、整合优化和持续增效，已为国家办公机关、大型公共建筑和工业建筑等提供了优化与节能解决方案。

2 系统评估

实践证明，对中央空调系统进行全面的系统评估或审计，是一种加强能源科学管理和节约能源的有效手段和方法，同时也是提供高质量的中央空调系统节能全面解决方案的必要条件。但是由于现实中存在中央空调系统运行记录数据的不真实、不完整或不连续等原因，使得用于系统评估或审计所需的真实数据得不到保障，最终导致解决中央空调系统运行时所碰到的疑难、低效和耗能问题时总是让人觉得很复杂和无从下手。

达实智能在以中央空调系统为主的系统评估和能源审计中积累了丰富的经验。中央空调系统能源审计与系统评估装置正是基于这种需要及自身经验，面向能源管理或能源审计用户自主开发的可以连续记录中央空调系统运行特征数据，并进行分析的便捷式软硬件装置。该装置可以连续在线记录代表中央空调运行的各种特征数据，包括电流、温度、湿度、压力和流量等，并通过中央空调系统能源审计与系统评估软件（EAAS）对这些记录的数据进行二次分析与处理，得到直观的反馈中央空调运行规律或管理水平的数据。能源管理或能源审计用户可以依据这些数据对中央空调能源使用的效率、消耗水平和原有运行记录数据进行客观考察，并提出中央空调系统节能的全面解决方案（如图2所示）。

3 能源监测

国家在十一五规划中对减少能源浪费和降低废气排放方面制定了具体的目标。管理大师Drucker说过：“没有测量，就没有管理”，对能源的使用情况进行计量，才能确定可以实现节约的环节以及有问题的地方。为切实推进国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作、指导各地建筑节能监管体系建设，住房和城乡建设部于2008年印发了国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设的技术导则系列文件。

达实智能积极响应国家号召，于2007年根据自身实践和应用需要首先提出“CEMP城市能源监测管理平台”理论体系和模型，并逐步投入运营。在2008年国家出台能耗监测系统建设相关技术导则等文件后，达实智能融合“城市能源监测管理平台”的运营和导则，规范要求，自主开发了“建筑能源监测管理系统”（如图3所示），该系统具有以下特点：

（1）满足并兼容国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则的要求。

（2）提供多种硬件网关（数据采集器），满足不同应用场合的数据采集与传输要求。

（3）提供软件网关，满足从既有配电SCADA或第三方系统中获取数据，减少重复安装，降低投资成本和维护费用。

（4）采用模块化组件与开放式结构，便于分期投资与建设。

（5）系统具有对设备及环境的实时远程监测和管理功能，非常便于用户在实施计量监测后对节能改造设备的运行管理，为持续增效提供保障。

（6）在数据中心可以方便地对硬件网关和软件网关进行配置和管理，包括远程配置、权限管理、网关状态、数据流量和在线率，以及配置采集的数据项、采集频率和采集方式等。

该系统已在同济大学、北京中海广场等用户中成功部署和应用。

4 冷机群控及管理节能

冷机群控是利用自动控制技术对冷热站系统的冷水机组、水泵、冷却塔和阀门等相关设备进行自动化的监控，并根据用户要求或负荷情况自动加载或卸载冷机及相关辅助设备，以使冷站系统设备达到较高效率的运行状态，也是实现管理节能的重要技术手段。

冷机群控是实现冷水机组节能、高效和稳定运行的一个非常有效的技术手段。但是由于技术复杂、调试周期长、投资高和管理维护等各种原因，据调查，目前在运营阶段可有效投入群控的中央空调系统不到10%。达实智能根据工程实例和空调理论，总结出一套冷水机组群控策略，开发出专用控制指令集，进而成功开发了中央空调冷机群控及管理节能系统。

中央空调冷机群控及管理节能系统可以充分满足冷水机组系统对舒适性、稳定性、安全性、节能性的要求。

（1）舒适：根据需求端负荷的大小，通过负荷调节等控制程序准确控制制冷机组的运行数量和每台制冷机组的运行工况，实现按需供冷（热），减少需求端的温湿度变化幅度。

（2）稳定：通过机组轮换、故障保护、故障备机自动启动和优先运行等技术，可以减少停机时间、均衡机组运行时间和延长机组的使用寿命。

（3）安全：通过设备联锁、故障复位和参数保护等技术，确保冷水机组的运行安全。

（4）节能：通过需求端负荷跟随减少了冷机的低效运行区间，采用冷机出水温度重设定技术减少冷机的频繁加减载，通过设备联锁减少辅机无效工作时间和各设备的开停机时间间隙，从而达到节能并降低运行费用的目的，同时可以做到机房无需人值守。

该系统特别适用于对中央空调系统要求较高的酒店和电子工厂等用户，以及需求端负荷波动比较大的用户，并可与中央空调冷热站节能控制系统等产品组合使用，以达到更高的节能经济效益（如图4所示）。

目前，该系统已在中山古镇国贸酒店等案例中投入运行，取得了很好的经济效益和社会效益。

5 冷热站

中央空调系统冷热站在设计、设备定货、日常管理、工艺控制和工作机理等方面通常都存在一定的节能裕量，而冷热站又处于冷热源的生产端，因此对中央空调系统冷热站进行优化运行与管理，可以从源头上最大化地避免和减少冷热源生产过剩、过度消费、不当使用和低效运行等问题。

中央空调冷热站节能控制系统正是基于上述需求，面向新建建筑和既有建筑自主开发的冷热站节能控制系统，目前已成功开发出了第3代产品。该系统根据建筑内部冷热源需求（需求端）和建筑外部环境，采取“主动智能”的方式对中央空调冷热站实行监测、节能控制和管理。

中央空调冷热站节能控制系统物理上采用分布式总线结构，单元产品采用模块化组件设计，使得系统具有良好的扩展性，并易于安装、调试与维护，单点故障不影响系统连续运行。技术上融合“变温差”专利技术、专家控制技术和能量控制技术，并引入内外环境变量，使得系统具有良好的动态负荷跟随、多重保护、人性化操作与管理等特点。典型的系统结构见图5。

该系统已成功应用于近百栋国家办公机关、大型公共建筑和工业建筑，在新建建筑和既有建筑的节能改造中产生了巨大的经济效益和综合效益，同时入选了国家信息产业部、中国建筑业行业协会和广东省能源监测利用中心的节能产品推广目录。

6 空调末端

随着生活水平的提高，人们对环境质量越来越重视。对于居住在城市内的人们来说，大部分时间是呆在密闭的室内空调环境中，从身体健康和工作效率的角度考虑，保证室内热舒适性和空气质量是非常重要的。但是要保证室内热舒适性和空气质量，往往又是以增加空调系统的能耗和运行费用为代价的。

目前在舒适性空调系统中，大多采用室内温度为被控参数的控制方案。但是，人体需要的舒适环境除了与室内空气温度有关外，还受室内空气湿度、空气流动速度、室内空气质量等多种因素的影响。1984年国际标准化组织（ISO）提出了室内热环境评价与测量的标准化方法（ISO7726），用预计平均热感觉指数PMV来描述和评价，室内PMV是在人体与环境之间的热平衡基础上，包括了气温、湿度、辐射、气流以及人体代谢量、着衣量的6种因素的温热环境指标。PMV值所对应的冷热感标尺见表1。

比如，室内空气中CO2浓度在700PPM以下时属于清洁空气，人体感觉良好，当浓度在700~1000PPM时属于普通空气，个别敏感者会感觉有不良气味，在我国的《室内空气中二氧化碳卫生标准》中规定CO2含量空气质量标准是1000PPM。所以单纯控制室内温度很难创造真正舒适的室内环境。即使达到较舒适的室内环境，也会导致空调系统的能耗和运行费用增加。

因此，迫切需要一种既能够满足人体舒适度需要又能保证系统能耗最低的风机控制系统。达实智能在多年工程实践和博士后工作站研究成果的基础上，提出一种以预计平均热感觉指数PMV、室内二氧化碳浓度以及室内焓值等为被控参数，在满足室内热舒适性和空气质量的基础上，通过对新排风机转速以及阀门开度的控制，来实现空调末端节能运行的方法。在此基础开发并形成了中央空调末端节能控制系统（如图6所示）。

目前，该系统已在中山小榄人民医院、大信新都汇商场等案例中投入运行，在保障环境品质的前提下取得了平均超过20%的节能效果。

7 持续增效

实践证明，对能源的使用进行强有力的自动化控制和监测能够节约24%以上的能源，但如果不对系统进行持续的跟踪检查和改进，已经实现的节能效果无法增长或保持，甚至可能会减少10%以上（如图7所示）。

达实智能作为国内从事ESCO服务的上市公司，对持续监测和服务的价值有深刻的体会和认识，我们认为节能服务只是节能的开始或一个阶段，更重要的是节能后评估与改进，并要保证系统的持续高效运行，否则可能造成更多的设备浪费和用户的维护负担。

因此达实智能推出“建筑节能监测与维护报务”产品，为用户提供节能改造后的持续增效与增值服务。包括但不限于以下服务：

（1）数据采集与分析——数据的价值在于它被分析，我们对不同数据采取不同的采集和存储策略，以便于用户了解系统的历史运行数据，并作为下一个优化或改进的基础。

（2）远程监测和优化——用户在有Internet网的任何地方都可以掌握系统的运行状态。

（3）能效改进方案规划——基于达实智能提供的能效指标及用户的使用需求，可以为用户量身定做能效改进计划，包括更换高效设备和对现有策略进行优化。

（4）管理优化建议——根据用户系统运行分析，为用户提供管理上的优化建议，使用户获得额外的效益。

（5）节能效益分析——为用户提供现有节能系统的运行效果分析，包括能耗、内环境和外环境等，使用户对系统能耗知其然并知其所以然。

我们坚信只有通过主动和持续的节能增效与维护，才能实现持久性的节能，为用户的建筑和建筑内的系统设备实现保值和增值，同时推动建筑节能的健康发展。

8 后语

绿色建筑是未来建筑发展的趋势，而建筑节能是一项持续综合的系统工程。达实智能“中央空调系统优化与节能整体解决方案”作为建筑节能中的一项新技术，采用“主动智能”的方式使建筑在全寿命周期内最大限度地提高运行能效、节约资源，展现了建筑节能领域的发展趋势。随着人们认识水平的提高、新能源和新技术的成熟与应用，以及相关政策与配套体系的健全，我国的建筑节能工作必将向更高的目标前进。